我國高中生物理核心素養(yǎng)：現(xiàn)狀、問題和建議

專家論壇

【專家介紹】

鄧磊，副教授，碩士生導(dǎo)師。全國高等物理教育研究會理事?！段锢斫虒W探討》雜志編輯，主編助理。西南大學科學教育研究中心副主任。全國基礎(chǔ)教育教學專家?guī)斐蓡T，重慶市高等教育教學管理咨詢專家?guī)斐蓡T，教育部學位中心通訊評議專家。

摘" "要：基于中國知網(wǎng)和萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺，對“高中生物理核心素養(yǎng)評價”研究現(xiàn)狀進行總結(jié)分析。然后聚焦于現(xiàn)有評價研究對我國高中生物理核心素養(yǎng)現(xiàn)狀進行梳理，發(fā)現(xiàn)約95%的高中生物理學科核心素養(yǎng)達到2水平，接近80%達到3水平，約30%達到4水平，由此可見我國高中生物理學科核心素養(yǎng)以3水平為主。最后，從高中生物理核心素養(yǎng)評價內(nèi)容、維度、方法角度探討了目前評價存在的問題及改進建議。

關(guān)鍵詞：高中生；物理核心素養(yǎng)評價；現(xiàn)狀；問題

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）1-0001-4

2016年9月，《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架發(fā)布。2017年底頒布了《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課標》），界定了物理學科核心素養(yǎng)。在此次的高中物理課程改革中，最引人矚目的變化是基于物理學科核心素養(yǎng)對高中生的學業(yè)質(zhì)量水平進行評價?！墩n標》實施距今7年來，我國高中生的物理學科核心素養(yǎng)水平現(xiàn)狀如何？還存在哪些問題？該如何實施有效舉措改善當前高中生物理核心素養(yǎng)評價中存在的問題？

1" " 高中生物理核心素養(yǎng)評價現(xiàn)狀

基于中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺兩大數(shù)據(jù)庫，使用“高級檢索”功能，設(shè)置檢索主題為“（核心素養(yǎng)評價/核心素養(yǎng)測評）、高中生、物理學科核心素養(yǎng)”，得到檢索文獻數(shù)分別為 104 篇、160 篇（檢索日期為 2017 年 1 月 1 日至 2024 年 9 月 1 日）。然后，使用 Note Express 進行數(shù)據(jù)清洗，刪除重復(fù)、無效的數(shù)據(jù)，最終得到有效期刊文獻 40 篇，碩博論文 188 篇，共計 228 篇。

對這228篇文獻按照物理學科核心素養(yǎng)的4個維度及其要素進行歸類后發(fā)現(xiàn)：評價高中生科學思維水平的研究最多（約占總研究文獻的57%），其次是物理觀念水平（約占18%）和科學探究水平（約占13%），最少的是評價高中生科學態(tài)度與責任水平的研究（約占12%）。進一步統(tǒng)計顯示，在對高中生物理觀念各要素評價的研究中，評價高中生“運動與相互作用觀念”水平的最多（約占67%），幾乎沒有專門評價學生“物質(zhì)觀念”水平的研究；在對科學思維各要素評價的研究中，評價高中生“模型建構(gòu)”水平的研究最多（約占46%），其次是評價“科學論證”水平（約占27%）和“科學推理”水平（約占20%），對評價“質(zhì)疑創(chuàng)新”水平的研究最少（約占7%）；只有1篇評價高中生科學探究“問題”水平的研究；在評價高中生科學態(tài)度與責任的研究中，評價“科學態(tài)度”水平的研究最多（約占46%），其次是評價“科學本質(zhì)觀”水平（約占38%），評價“社會責任感”水平的數(shù)量最少（約占15%）。

2" " 我國高中生物理學科核心素養(yǎng)水平

2.1" " 高中生物理觀念現(xiàn)狀

研究者基于學習進階理論和《課標》要求建構(gòu)了高中生物理觀念水平的五級模型：第一層級——物理現(xiàn)象，第二層級——物理概念與規(guī)律，第三層級——物理核心概念（大概念），第四層級——物理子觀念，第五層級——物理觀念。測評顯示：在物理觀念維度，我國約93.4%的高中生達到學業(yè)質(zhì)量水平合格性（2水平）要求，約81.6%達到學業(yè)質(zhì)量3水平，約38.5%達到并超過高校招錄所要求的學業(yè)質(zhì)量等級性4水平。進一步研究顯示，高中女生的物理觀念水平略微高于男生，但男、女生無顯著差異；高中生物理觀念水平與物理學業(yè)成績不存在相關(guān)性［1］。

對高中生物理觀念各要素水平的測評顯示：①我國高中生的“運動與相互作用觀念”處于3水平。具體來說，高中生在“運動觀念”“相互作用觀念”“運動與相互作用觀念”3個子觀念的平均發(fā)展水平均處于3水平，僅高三學生在“運動觀念”上處于4水平。進一步研究顯示，高中生“運動與相互作用觀念”的發(fā)展水平與性別無顯著差異，與物理學習興趣顯著正相關(guān)［2］。②高中生的“能量觀念”總體較好，約98.7%的學生達到2水平，約84.4%達到3水平，約48.7%達到4水平，約17.53%達到5水平。具體來說，高中生的“能量的形式觀念”水平最高，“能量的耗散觀念”水平最低，“能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移觀念”“能量的守恒觀念”水平居中。進一步研究顯示，男、女生的“能量觀念”水平存在顯著性差異，男生平均為4水平，顯著高于女生的3水平［3］。

2.2" " 高中生科學思維現(xiàn)狀

研究者基于SOLO理論和《課標》要求對科學思維的4個要素進行了5個水平劃分。測評顯示，我國接近96%的高中生科學思維達到學業(yè)質(zhì)量合格的2水平，約80.4%達到3水平，只有不到四分之一的學生科學思維達到4水平。進一步研究顯示，學生的科學思維水平在高中三年間發(fā)展趨勢呈線性增長，在性別上存在顯著差異，與學業(yè)成績呈現(xiàn)正相關(guān)［4］。

具體來說：①對于“模型建構(gòu)”要素，約93.1%的學生達到2水平，約68.4%達到3水平，約24.1%達到4水平，約2.9%達到5水平［5］；研究還顯示出高中生的“模型建構(gòu)”水平在性別上無顯著差異［6］，在年級和學校層次上存在顯著差異。②對于“科學推理”要素，約97.2%的學生達到2水平，約76.3%達到3水平，約28.8%達到4水平，約5.6%達到5水平；在“守恒推理”“相關(guān)推理”“概率推理”“比例推理”“假設(shè)演繹推理”中，學生的“守恒推理”水平最強。進一步研究顯示，學生的“科學推理”水平在性別上無顯著差異，與物理學業(yè)成績、班級類型正相關(guān)，還會受到初中時就讀學校類型的影響［7］。③對于“科學論證”要素，幾乎所有研究都顯示，高中生的“主張”水平最高，“反駁”和“理由”水平最弱，“證據(jù)”水平居中。學生的“科學論證”水平在性別上不存在顯著差異，在年級上存在顯著差異，與物理成績、班級類型有關(guān)，會受到知識呈現(xiàn)方式的影響［8］。④對于“質(zhì)疑創(chuàng)新”要素，約97.6%的學生達到2水平，約96.4%達到3水平，約20.8%達到4水平，約2.4%達到5水平。高中生“質(zhì)疑創(chuàng)新”水平多集中于2水平和3水平，且處于低水平的學生比例明顯高于處于高水平的學生比例。物理學習過程中的幸福感、自我效能感和教學方法對學生“質(zhì)疑創(chuàng)新”發(fā)展具有正向促進作用，學生“質(zhì)疑創(chuàng)新”水平與學生物理知識儲備的廣度有關(guān)，教學方法會通過影響學生的心理因素促進學生物理“質(zhì)疑創(chuàng)新”水平發(fā)展。此外，學生的創(chuàng)造性人格、智力水平、物理知識面都跟他們的物理“質(zhì)疑創(chuàng)新”水平有著顯著相關(guān)性。

2.3" " 高中生科學探究現(xiàn)狀

研究者根據(jù)《課標》和專家訪談，將高中物理科學探究能力整合為“提出問題與假設(shè)（問題）”“制訂方案與實施（證據(jù)）”“信息分析與解釋（解釋）”“報告交流與反思（交流）”4要素。然后，再根據(jù)《課標》中科學探究學業(yè)質(zhì)量的5級水平，按4項要素進行了測評。結(jié)果顯示，高二學生科學探究水平（平均分70.6）高于合格性考試要求的2水平（［60，70）），低于等級性考試要求的4水平（［80，90）），整體處于3水平（［70，80））的下游。其中，“問題”和“解釋”要素處于3水平（平均分分別為74.5和73.6），“交流”和“證據(jù)”要素處于2水平（平均分分別為64.8和69.5）［9］。進一步研究顯示，高中生科學探究水平在性別上存在顯著差異——整體處于3水平中下游的男生（平均分72.3）科學探究水平顯著高于處于2水平中上游的女生（平均分68.0）；在年級、省份層面也存在顯著差異［10］。

具體來說，“問題”要素中學生“發(fā)現(xiàn)問題”水平最高，“形成可探究問題”和“猜想與假設(shè)”水平最低；“證據(jù)”要素中“設(shè)計實驗方案”水平最低；“解釋”要素中“數(shù)據(jù)處理”和“誤差分析”水平最低；“交流”要素中“撰寫實驗報告”水平最低 ［11］。

2.4" " 高中生科學態(tài)度與責任現(xiàn)狀

研究者根據(jù)《課標》中科學態(tài)度與責任維度的5個水平和專家訪談，調(diào)查了高中生科學態(tài)度與責任水平。調(diào)查顯示：約96%的高中生科學態(tài)度與責任達到2水平，約74%達到3水平，約22%達到4水平，約1%達到5水平。其中，①在“科學本質(zhì)觀”要素，約90%的學生達到了2水平，約60%達到3水平，約13.5%達到4水平，不到1%的學生達到5水平；②在“科學態(tài)度”要素，約96.7%的學生達到2水平，約75.4%達到3水平，約36.1%達到4水平，約3.3%達到5水平；③在“社會責任感”要素，約96.5%的學生達到2水平，約85.2%達到3水平，約58.9%達到4水平，約16.1%達到5水平。進一步調(diào)查顯示，物理類學生的科學態(tài)度與責任均值（75.97）顯著高于歷史類學生（71.68）；高中生的科學態(tài)度與責任水平不存在性別上的顯著差異；物理學習成績對科學態(tài)度與責任水平有顯著影響［12］。

3" " 高中生物理學科核心素養(yǎng)水平現(xiàn)狀與存在問題

通過對我國高中生物理學科核心素養(yǎng)現(xiàn)狀的梳理發(fā)現(xiàn)：①物理概念不等于物理觀念，良好地掌握物理概念（規(guī)律）的學生并不意味著形成了良好的物理觀念——學業(yè)成績與物理觀念間無正相關(guān)關(guān)系可以說明；②物理學科的學習可以促進學生科學思維的發(fā)展，越是學業(yè)成績優(yōu)秀的男生科學思維水平越高——科學思維水平線性增長可以說明；③“理科組合”，特別是物理類學科組合能提升學生的科學態(tài)度與責任水平——物理學習成績對科學態(tài)度與責任水平有顯著影響。

同時，研究還發(fā)現(xiàn)：①高中生最熟悉的物理內(nèi)容是“運動學”，因此“運動觀念”水平最高；②男生的“能量觀念”水平顯著高于女生——與該觀念對應(yīng)的高中物理課程內(nèi)容涉及機械能、內(nèi)能、電磁能等，反映出這部分抽象內(nèi)容男生掌握水平更好；③雖然物理教學讓高中生的科學思維水平有了長足發(fā)展，但是在“質(zhì)疑創(chuàng)新”維度上還較為薄弱，這需要加以重視；④男生的科學探究能力顯著高于女生，說明物理實驗和實踐依然沒有讓女生積極參與其中，這也反映在高校理工科女生比例較低的現(xiàn)狀上。

總體而言，我國約95%的高中生物理學科核心素養(yǎng)達到2水平（合格性考試水平），這為很多省份合格性考試通過考生人數(shù)95%分段劃分合格線的做法找到了依據(jù)。此外，高中生當前物理學科核心素養(yǎng)接近80%達到3水平，約30%達到4水平（等級性考試水平），也與當前高考錄取中不同批次招錄比例的現(xiàn)狀保持一致。研究顯示，經(jīng)過7年高中物理新課程改革后，我國高中生物理學科核心素養(yǎng)總體來說已經(jīng)達到3水平，正在向更高的4水平發(fā)展——高中物理教學取得了很大的突破，這是不容置喙的現(xiàn)狀。

4" " 高中生物理核心素養(yǎng)評價中存在的問題及建議

4.1" " 評價內(nèi)容不均衡

當前關(guān)于高中生物理學科核心素養(yǎng)評價的研究在評價內(nèi)容上存在不均衡的現(xiàn)象：在評價維度上以科學思維水平評價為重點，對科學態(tài)度與責任水平的評價略顯不足。這其實也反映出當前教學中的弊端，大量教師和研究者認為物理學科是一門發(fā)展學生邏輯思維的學科，所以強調(diào)發(fā)展學生的科學思維水平，重視讓學生通過“模型建構(gòu)”“科學推理”“科學論證”“質(zhì)疑創(chuàng)新”來解決問題，發(fā)展高階科學思維水平。他們會在無意識中忽視物理學科的教育價值，忽視對“物理是什么”“物理是怎么產(chǎn)生的”“物理如何發(fā)揮作用”的關(guān)注。殊不知，強化科學態(tài)度與責任不僅可以加深學生對物理學習的認識，還能形成正確的價值觀和世界觀。

此外，當前研究對各維度下不同要素水平的評價也不均衡：雖然對科學思維水平的評價是最“熱門”的，但是對“質(zhì)疑創(chuàng)新”要素水平的測評也很少（不到十分之一）；雖然研究者們也關(guān)注物理觀念水平，可是對“物質(zhì)觀念”要素水平的研究幾乎沒有；對科學探究維度4個要素的研究就更欠缺，可能原因是大家更接受以前科學探究7個環(huán)節(jié)的探究邏輯，導(dǎo)致對當前“問題”“證據(jù)”“解釋”“交流”的界定不明，導(dǎo)致相關(guān)研究比較缺乏；對科學態(tài)度與責任中“社會責任感”要素水平的研究也很薄弱。

正是由于評價內(nèi)容的不均衡導(dǎo)致了評價結(jié)果準確性有待商榷，因為現(xiàn)在的研究結(jié)論可能存在以偏概全的問題，要真正展現(xiàn)我國高中生物理學科核心素養(yǎng)的水平，就需要全面展現(xiàn)各維度、各要素的水平。

4.2" " 評價維度較為割裂

當前高中生物理學科核心素養(yǎng)水平的研究很少看到完整的呈現(xiàn)，基本上都是研究物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任單一維度的水平?？墒牵锢韺W科核心素養(yǎng)是學生通過物理學科多年學習而逐步形成的，是一個人內(nèi)隱性素養(yǎng)長期發(fā)展的產(chǎn)物，是物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態(tài)度與責任的融合。因此，不應(yīng)該存在單一維度的測量結(jié)果，每個測量結(jié)果都應(yīng)該是多維度和多要素的共同反映。因為不管是測試題還是問卷，很難測量單一維度和單一要素的相關(guān)情況。比如，高中生科學探究水平與科學思維、物理觀念等核心素養(yǎng)維度有不可分割的關(guān)系，因此如果將調(diào)查數(shù)據(jù)只作為科學探究的結(jié)果，就是不客觀、不科學的。當然，量表中很多問題還需要學生根據(jù)自身情況進行判斷，這種融合了多維素養(yǎng)的主觀判斷也可能會影響最終水平呈現(xiàn)。

所以，建議進行全面的高中生物理學科核心素養(yǎng)水平的研究，將研究試題、方法以多維融合的方式呈現(xiàn)，即使一道試題也應(yīng)該以知識為載體，思維方法為指引，探究做策略，態(tài)度與責任作為產(chǎn)物，這樣的設(shè)計才能全面考查學生的整體素養(yǎng)水平。

4.3" " 評價方式單一

高中生物理核心素養(yǎng)評價在評價方式上存在方法單一的問題。目前的測評基本上都是通過試題、問卷和訪談進行的。可是不管是試題還是問卷都存在信度、效度的問題，即使經(jīng)過專家咨詢、成熟問卷改編等技術(shù)手段，但由于評價方式的單一，導(dǎo)致評價結(jié)果存在誤差。當然，樣本的選擇也是評價結(jié)果不夠準確的其他因素，雖然當前研究都是大樣本，但是我國地域廣闊，樣本的代表性可以更“深思熟慮”。

要解決評價方式單一的問題，可以制訂基于物理核心素養(yǎng)的課堂表現(xiàn)、活動表現(xiàn)評價表，注重過程性評價，如使用檔案袋評價法對高中生的每個發(fā)展階段進行個性化的動態(tài)評價，以保證評價方式的多元化；還可以從評價主體多樣化的角度讓學生在進行自我評價、師生評價的同時進行同伴互評。此外，人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展為智能化監(jiān)測學生的物理核心素養(yǎng)水平提供了可能。一方面，教師可以利用人工智能具有儲存更加全面、長期、精準的數(shù)據(jù)功能，收集各個班級、年級、地區(qū)學生核心素養(yǎng)測評的歷史數(shù)據(jù)，對每一位學生的物理核心素養(yǎng)準確、統(tǒng)一評價的同時進行差異性分析，大力推進學業(yè)評價向形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合逐步轉(zhuǎn)變，真正實現(xiàn)學生的動態(tài)評價；另一方面，實時動作捕捉技術(shù)已較為成熟，通過跟蹤學生的身體動作和表情，實現(xiàn)對學生的實時監(jiān)測和分析，從而借由該智能監(jiān)測系統(tǒng)的助力，從學生的日常行為中更客觀地評價學生的物理學科核心素養(yǎng)水平。

參考文獻：

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［11］陶濤.高中生物理學科科學探究素養(yǎng)調(diào)查研究——以合肥市某高中為例［D］.上海：華東師范大學，2022.

［12］楊昆黨.基于物理核心素養(yǎng)的高中生科學態(tài)度與責任調(diào)查研究［D］.蘭州：西北師范大學，2019.

（欄目編輯" " 廖伯琴）